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1、SHELL粉煤加压气化技术及煤化集团气化装置试运行情况目 录一、SHELL粉煤加压气化技术的发展进程 二、SHELL粉煤加压气化技术在国内应用情况简 介 三、SHELL粉煤加压气化技术工艺流程介绍 四、SHELL粉煤加压气化技术关键设备介绍 五、SHELL粉煤加压气化技术特点和不足 六、煤化集团SHELL粉煤加压气化装置试运行情 况SHELL粉煤加压气化技术的发展进程1、发展背景20世纪70年代初，国际上出现了能源危机 。出于对石油天然气供应前景预测，很多国家 纷纷把发展煤气化技术作为替代能源重新提上 议事日程，并加快了煤气化新工艺的研究开发 步伐。作为对煤种适应性广、气化效率高、污 染少的第
2、二代煤气化工艺之一，荷兰壳牌（ Shell）粉煤加压气化技术SCGP工艺在此后应 运而生。SHELL粉煤加压气化技术的发展进程2、发展进程壳牌的气化技术可以追溯到20世纪50年代 ，当时第一套气化装置是用油作原料，为SGP 工艺，现在全世界已拥有150多台SGP气化炉。在油气化经验基础上，壳牌从1972年开始 发展煤气化技术。1976年，煤气化工艺SCGP 已达到一定水平，并建立一套处理煤量为6T/D 的试验厂，利用该装置一共试验了30多个煤种 。SHELL粉煤加压气化技术的发展进程并且， SCGP工艺很快应用于工业生产， 相继在下列三个厂家得到检验： KVA，汉堡，德国。(投煤150T/D，
3、1978年) SCGP-1，Houston，美国。(投煤220-360T/D，1983年) Demkolec，Buggenum，荷兰。(投煤约2000T/D，1989年)SHELL粉煤加压气化技术的发展进程尤其在Demkolec电厂，截止到2000年8月， 得到了下列一些初步操作经验： 14种煤种(部分混合煤)气化成功。 每一设计状况的所有效率/公用消耗。 设计负荷40-100%之间的操作数据收集。 煤气化联合循环发电ICGCC累计运行24000小 时。 环保性能优于环保限定性能。SHELL煤气化技术在国内应用情况简介2001年湖北双环科技股份有限公司为国内 第一家与壳牌签订SCGP技术许可合
4、同，至今已 签订19个合同、23套SCGP气化工艺。主要用于 大型化肥企业进行氮肥原料及动力结构调整改 造，即采用大型气流床粉煤气化工艺，替代油 气化和小型固定床无烟块煤气化工艺，生产合 成氨和甲醇，并用于国内首套煤制油项目的制 氢装置。气化炉生产合成氨和甲醇都是在中国 第一家实现，即，中国是全世界首家把壳牌炉 用于氮肥生产的国家。SHELL煤气化技术在国内应用情况简介与壳牌签订的19个合同中。第一批，五家5 套：双环、柳州和中石化三套；第二批，六家7 套：中原、永煤一期等；其余为第三批。前两 批均已于去年之前投产。第三批今年年底有望 部分投产。 第一批引进的Shell气化装置，最早于2006
5、年5 月开车成功，到目前最长运行周期都在100天以 上，最好的120天，负荷100%。 第二批引进的Shell气化装置，最早于2008年4 月开车成功，目前最长运行周期60天，负荷 100%。SHELL粉煤加压气化技术工艺流程介绍SHELL粉煤加压气化技术工艺流程介绍Shell粉煤加压气化技术包含主装置7个单 元和公用工程7个单元。下面简单介绍壳牌煤气 化主装置7个单元流程：壳牌煤气化主装置1100单单元磨煤及干燥系统统1200单单元煤粉加压压及输输送系统统1300单单元气化、急冷及合成气冷却系统统1400单单元渣脱除系统统(除渣)1500单单元干灰脱除系统统(干洗)1600单单元湿灰脱除系统
6、统(湿洗)1700单单元初步水处处理系统统壳牌煤气化工艺 主装置工艺流程方框图U1100U1300U1400U1500U1600U1700U1200合成气原煤氧气蒸汽N2/CO2石灰石滤饼燃料渣激冷气灰碱酸N2CO2水滤饼水1100单元 磨煤及干燥系统流程简图煤粉袋式过滤器 S1103A/B磨煤机 A1101A/B热风炉 F1101A/B循环风机 K1102A/B石灰石仓 V1103碎煤仓 V1101A/B称重给煤机 X1101A/B粉煤到 V1201A/B放空1200单元 煤粉加压及输送系统流程简图气化炉煤烧嘴 A1301A/B/C/D煤粉锁斗 V1204A/B煤粉给料仓 V1205A/B煤
7、粉储仓 V1201A/B煤粉煤粉仓装 料袋滤器 S1201A/B气 化 炉 V-1301激 冷 管合 成 气 冷 却 器 V-1302V1303氧气蒸汽煤粉渣锅炉给水合成气输气管汽包V-1304中压过热蒸汽激 冷 气敲击器中压 强制 循环 水泵 P-1301A/B/C1300单元 气化、急冷及冷却系统流程简图1400单元渣脱除系统流程简图渣锁斗 V-1403捞渣机 X-1402渣收集器 V-1402渣渣池P-1401A/B 1700单元P-1402A/B输渣皮带 X-1403渣场破渣机 X-1401V-1402渣池冷却器 E-1401旋液分离器 S-1403高压补充水充满液水水到1700单元1
8、500单元干灰脱除系统流程简图飞灰锁斗 V-1502飞灰气体冷却罐 V-1504A/B飞灰过滤器 S/V-15011600单元激冷气压缩机合成气飞灰中间储仓 V-1505灰库排灰仓泵 V-15081600单元 湿灰脱除系统工艺流程简图合成气出界区1700单元热风炉火炬P-1601A/B 水碱激冷气压缩机合成气蒸汽喷射器 J1601文丘里 洗涤器 J1602洗涤塔补充水1700单元 初步水处理系统工艺流程简图V-1703S-1701V-1701蒸汽C-170168V-1702V-170411600/1700 3000/31003 140016003100N223100锅炉459S-1702T-1
9、702酸酸滤饼SHELL粉煤加压气化技术关键设备介绍壳牌煤气化工艺装置SCGP气化部分的关键设 备是气化炉，包括气化炉(气化炉、气体急冷、 急冷管和渣池)；气体输送管道；合成气冷却器( 气体返回室、膜式水冷壁和过热器/蒸发器管束) 。气化炉本体是一台膜式水冷壁反应器，安装 在一个压力容器内部。膜式水冷壁反应器内表 面安装有一种导热的陶瓷耐火衬里材料。在气 化炉运行期间，在陶瓷耐火衬里材料表面形成 一定厚度的灰渣层。SHELL粉煤加压气化技术关键设备介绍该灰渣层能够覆盖炉壁的内表面，并且由于陶 瓷耐火衬里和水冷壁之间良好的导热性能而固 化。固化的灰渣层能够保护气化炉，防止炉壁 受到煤气化时形成的
10、熔渣侵蚀，而熔渣则沿着 炉壁朝下运动，通过底部的排渣口掉落到渣池 中。这种膜式水冷壁上保持一种强制的冷却水 循环，吸收的热量则用来生成中压蒸汽。由于 高温和熔渣气化，该工艺碳转化率高达99%。 而且，高温气化确保了在粗合成气中不含重烃 。SHELL粉煤加压气化技术关键设备介绍气化炉本体内气化成的合成气从气化炉顶部流 出，利用来自干洗和湿洗经过过滤的“冷态”混合 合成气进行急冷，将合成气温度降低到900左 右， 再经急冷管、气体输送管道、气体返回室 GRC到气化炉合成气冷却器SGC段(废热锅炉) 进一步冷却到340。合成气冷却器SGC属于水 管型冷却器，含有一个过热器和两个中压蒸汽 发生段(3个
11、蒸发器管束)。 SHELL粉煤加压气化技术特点和不足壳牌煤气化技术采用干粉煤加压气化，是当今 最洁净利用煤炭资源的国际先进技术之一。干 煤粉多烧嘴进料，高温高压气化，废热锅炉冷 却，具有调幅能力强、碳转化率高、氧耗低、 冷煤气效率和热效率高、煤气品质好、有效气 体CO+H2含量高、烧嘴寿命长，气化炉内无耐火 砖衬里和转动部件，维护量少，连续运转周期 长，无需备用炉、单炉生产能力大、 煤种适应 性广、环保性能好等特点。已运用于联合发电 、生产合成氨、甲醇等行业。SHELL粉煤加压气化技术特点和不足壳牌粉煤气化工艺特点具体表现在： 1、采用干煤粉作气化原料，惰气作为输送载体， 操作安全。对煤种的适
12、应性比较广泛，从较差 的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可使用；对 煤的灰熔点适应范围比其它气化工艺更宽，即 使是高灰分、高水分、高熔点、高硫的煤种也 能使用。 2、气化温度高，一般在14001600，碳转化 率高达99%，合成气质量好。煤气中甲烷含量 极少，不含重烃，有效气成份CO+H2达到90% 。因有效气组分高，煤气总量有所减少，因而 气化消耗煤量也可降低，下游投资可减少。SHELL粉煤加压气化技术特点和不足3、氧耗低。采用干煤粉进料，与水煤浆气化相比 ，不需在炉内蒸发水分，氧气用量因而可减少 ，从而降低了成本。配套空分装置规模相对减 小，投资也可相应降低。 4、气化炉采用水冷壁结构，无耐火
13、砖衬里。水冷 壁设计寿命按25年考虑。正常生产维护量很小 ，运行周期长，也无需设置备用炉。商业化运 行单台炉日处理煤量已达2000多吨，目前，正 在设计更大规模的装置。SHELL粉煤加压气化技术特点和不足5、每台气化炉设有4个两对对置烧嘴，生产负荷 调节比Texaco单个烧嘴更为灵活，范围也更宽 。Shell烧嘴保证寿命为8000小时，目前运行已 超过16000小时。烧嘴的使用寿命长，也是气化 装置能长期运行的一个重要保证。 6、热效率高。Shell煤气化的冷煤气效率达到78 83%，其余约15%副产高压或中压蒸汽，总 的原料煤的热效率达98%，处于很高水平。SHELL粉煤加压气化技术特点和不
14、足7、对环境影响小。气化过程无废气排放。渣池收 集并通过锁斗系统降压送出的渣和干洗除尘中 被过滤除去又经气提及冷却后送出的飞灰含碳 低，可作为水泥等建筑材料，堆放时也无污染 物渗出，对环境不会造成污染。气化污水不含 焦油、 酚等，容易处理，需要时可作到零排放 。 8、自动化程度高，操作方便，调节稳定、灵活。SHELL粉煤加压气化技术特点和不足9、对制甲醇的壳牌煤气化技术，用二氧化碳气体 加压和输送煤粉，效果明显优于用氮气加压输 送。从煤粉系统的工艺参数、气化炉运行状况 、合成气组份等方面可体现。 Shell粉煤加压气化技术有鲜明的优点，也存在一 些不足： 1、气化炉和废热锅炉结构复杂、加工难度
15、较大， 投资也较大。一些主要设备、阀门、仪表依赖 进口，成本也较高。SHELL粉煤加压气化技术特点和不足2、SGC段过热器设计有待进一步优化。SGC存 在一定结垢现象。 3、一些管材选材有些困难。如湿洗出口相关管线 。 4、国内工程经验和操作经验有待进一步提升。试 车和初期开车困难较大。气化炉操作温度控制 较难，温度无法直接测量，凭有关参数和经验 来控制，有一定的难度和风险。同时，虽然第 一批引进的厂家最长周期都达到了100天以上， 但连续长周期的不多。影响长周期的主要原因 ，造成装置停车的因素并不是壳牌煤气化技术 本身，而是配套设备、装置和其它公用工程造 成的。煤化集团SHELL煤气化装置试
16、运行情况河南煤化集团煤化集团公司年产50万吨甲醇气 化装置于2004年4月与壳牌公司签订煤气化技术 转让合同 ，同年9月生效。2005年元月奠基， 2008年5月21日，气化装置化工投料一次成功， 同年5月25日，甲醇装置全流程打通，生产出合 格甲醇。7月5日，二氧化碳气体成功并入气化 系统，和氮气一起混合加压输送煤粉，最后二 氧化碳含量达到83%以上，气化系统一直很稳 定。这是国内乃至国际在壳牌煤气化技术上第 一个实际应用二氧化碳气体加压和输送煤粉。50万吨甲醇项目典基仪式2005年元月壳牌煤气化工艺审查研讨安装中的气化炉和气化柜架壳牌气化炉吊装壳牌煤气化装置夜景壳牌专家分析运行情况年产50万吨甲醇主装置年产50万吨甲醇主装置夜景煤化集团SHELL煤气化装置试运行情况1、试生产概况 从年产50万吨甲醇投产以来，因原料煤不足，煤 气化装置生产负荷一般维持在50-80%；运行煤质 偏离设计煤质较多，设计煤种灰分25%，允许操 作灰分8-35%，但实际煤种灰分基本都在35%以 上，最高42.5%，也能维持运行，但产率低；虽然 煤
